褐虫藻と造礁サンゴの細胞内共生における代替的電子伝達の生理機能

虫黄藻和造礁珊瑚细胞内共生中替代电子传递的生理学

基本信息

批准号：
20J00105
负责人：
嶋川銀河
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00105/
关键词：
光合成共生レドックスサンゴ褐虫藻

项目摘要

本研究では、サンゴに共生する褐虫藻が有する酸素依存的な代替的電子伝達の分子的実体がFlavodiironタンパク質(FLV) であることを見出し、また褐虫藻独自のFLV遺伝子発現様式を発見した。まず3種のサンゴ共生藻 (褐虫藻) Symbiodinium, Cladocopium, DurusdiniumにおいてcDNAの配列解析を行った。結果として褐虫藻におけるFLVが、他の光合成生物が有する2種のFLV (FLV A/Bペア) の融合タンパク質としてコードされていることを明らかとした。その後、褐虫藻においてFLVが酸素依存的な代替的電子伝達に機能することを調べるため、酸素電極とクロロフィル蛍光測定器を同時に用いることで褐虫藻Cladocopiumの酸素光還元活性を非破壊的に測定するとともに、実際に褐虫藻が共生した造礁サンゴであるミドリイシ (Acropora) を用いて、P700酸化還元の非破壊測定を行った。これら２つの生理解析の実験結果はともに、サンゴに共生した褐虫藻においてFLVによる酸素依存的な代替的電子伝達がP700酸化に貢献している事を支持していた。褐虫藻のもつFLV遺伝子の進化的変遷を明らかにするため、系統解析を行った結果、褐虫藻のFLVが原始緑藻から水平伝播または一過的細胞内共生によって受け継がれていることが示唆された。さらに、実際に生体内で機能しているFLVの分子構造を調べるため褐虫藻のタンパク質を抽出し、免疫染色を行うことで、FLVが一度ポリペプチドとして発現した後、特異的な翻訳後切断によって分裂し、酸素還元に機能することを明らかにした。本研究で得られた成果は、日本植物生理学会年会のシンポジウム「植物レドックス生物学の最前線」において発表しており、また学術雑誌Photosynthesis Researchへ投稿済みである。

在这项研究中，我们发现与珊瑚共生的虫黄藻中依赖氧的替代电子传递的分子实体是黄二铁蛋白（FLV），并且还发现了虫黄藻中独特的FLV基因表达模式。首先，我们对三种珊瑚共生藻类（虫黄藻）进行了 cDNA 序列分析：Symbiodinium、Cladocopium 和 Durusdinium。结果表明，虫黄藻中的FLV被编码为其他光合生物所拥有的两种FLV（FLV A/B对）的融合蛋白。随后，为了研究FLV在虫黄藻中氧依赖性交替电子转移中的功能，我们同时使用氧电极和叶绿素荧光计无损测量了虫黄藻枝叶藻的氧光还原活性。我们还使用鹿角珊瑚（一种与虫黄藻共生的造礁珊瑚）对 P700 氧化还原进行了非破坏性测量。这两项生理分析的实验结果共同支持，FLV 的氧依赖性替代电子转移有助于与珊瑚共生的虫黄藻中的 P700 氧化。阐明虫黄藻中 FLV 基因进化变化的系统发育分析表明，虫黄藻中的 FLV 是通过水平传播或瞬时内共生从原始绿藻遗传而来的。此外，为了研究FLV在体内实际发挥作用的分子结构，我们从虫黄藻中提取蛋白质并进行免疫染色，结果表明其通过氧还原进行分裂和发挥作用。这项研究的结果在日本植物生理学家学会年会上的“植物氧化还原生物学前沿”研讨会上发表，并已提交给学术期刊《光合作用研究》。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Revisiting cyclic electron flow in C4 plants

重新审视 C4 植物中的循环电子流

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Pattara Leelaprute;CHINTHANET BODIN;Supatsara Wattanakriengkrai;Raula Gaikovina Kula;Pongchai Jaisri;Takashi Ishio;Satoshi Murata (Ed)（Chapter 3を野村が執筆・編集担当）;嶋川銀河
通讯作者：
嶋川銀河

Identification of the electron donor to flavodiiron proteins in Synechocystis sp. PCC 6803 by in vivo spectroscopy